Memoria RAM: paridad y tipos

Memoria

• Agregar memoria es una forma popular, fácil y económica de actualizar una computadora.
• La CPU almacena datos e instrucciones en la memoria mientras funciona.
• Las actualizaciones de memoria ofrecen un mayor aumento de rendimiento.
• Las placas base, los sistemas operativos y las CPU tienen límites de memoria.
• Cuando hay solo una tarjeta de memoria instalada, estará cerca de ranuras vacías.

Términos y frases técnicas

• Comprobación de paridad.
• Código de corrección de errores (ECC).
• Memoria de una y dos caras.
• Memoria de uno, dos, tres y cuatro canales.

Memoria - Comprobación de Paridad

• La paridad en memoria RAM es para la detección de errores y se utiliza para identificar corrupciones en los datos almacenados.
• Se verifica la integridad de los datos y se alerta sobre errores.
• Cada byte de datos en la memoria se compone de 8 bits.
• La memoria con paridad añade un noveno bit llamado bit de paridad.
• El bit de paridad se calcula según dos métodos: paridad par e impar.
• Paridad par: el bit de paridad se ajusta para que el número total de bits en "1" sea par.
• Paridad impar: el bit de paridad se ajusta para que el número total de bits en "1" sea impar.
• El bit de paridad se verifica nuevamente para detectar errores.

Paridad Par en sistemas de 8 bits

• El número total de bits en 1 debe ser par, incluido el bit de paridad.
• Un ejemplo de byte de datos es: 1010 0110 (4 bits en 1, que es par).
• Si se usa paridad par, el bit de paridad debe ser 0, ya que el número de unos es par.
• El byte con paridad sería: 1010 0110 0 (El último bit "0" es el bit de paridad).
• Un ejemplo de byte de datos impar es: 1101 0110 (con 5 bits en 1).
• Se necesita un bit de paridad 1 para hacerlo par.
• El byte con paridad sería: 1101 0110 1.
• El número total de unos se vuelve 6 (par).

Paridad Impar en sistemas de 8 bits

• En un sistema con paridad impar, el número total de bits en 1 (incluyendo el bit de paridad) debe ser impar.
• Byte de datos: 1010 0110 (4 bits en 1, que es par), por lo tanto, para hacer que el total sea impar se añade un bit de paridad 1 , dando como resultado: 1 1010 0110.
• Byte de datos: 1101 0110 (5 bits en 1, que ya es impar), por lo tanto, como el total ya es impar, el bit de paridad será 0, dando como resultado: 0 1101 0110.
• Memoria sin paridad: Solo almacena los datos sin verificar su integridad.
• Memoria con paridad: Añade el bit de paridad para detectar errores de un solo bit.
• Memoria ECC (código de corrección de errores): Detecta y corrige errores de un solo bit automáticamente.

Tipos de memoria con paridad

• Memoria con paridad: Detecta errores, con un costo mayor, utilizado en servidores y estaciones de trabajo críticas
• Memoria sin paridad: No detecta errores, con un menor costo, utilizado en PCs domésticas y portátiles estándar
• Memoria ECC: Detecta y corrige errores, con un costo mayor, utilizado en servidores y sistemas de misión crítica

Comprobación y corrección de errores

• El código de corrección de errores (ECC) es la evolución de la detección de errores.
• Si la memoria admite ECC, los bits de verificación se generan y almacenan con los datos.
• Se realiza un algoritmo sobre los datos y sus bits de verificación cada vez que se accede a la memoria.
• Si el resultado del algoritmo es todo ceros, entonces los datos se consideran válidos y el procesamiento continúa.
• ECC puede detectar errores de uno y dos bits y, de hecho, corregir errores de un solo bit.
• Si un byte contiene errores en 2 de los 8 bits, ECC puede reconocer el error y si solo 1 bit tiene error, ECC lo corrige.

Memoria de una y dos caras

• La memoria de una cara tiene chips en un lado y la de dos caras tiene chips a ambos lados.
• El sistema trata la memoria de doble cara como dos módulos separados.
• Las placas base que admiten memoria de doble cara deben conmutar entre los dos “lados” de los módulos.
• La memoria de doble cara permite insertar más memoria en una computadora utilizando la mitad del espacio físico.

Memoria de 1, 2, 3 y 4 Canales

• Los controladores de memoria estándar administran el acceso a la memoria en fragmentos del mismo tamaño del ancho de datos del bus del sistema.
• Esto se considera comunicación a través de un solo canal.
• La mayoría de los procesadores modernos tienen bus de datos del sistema de 64 bits, por lo tanto el controlador de memoria estándar puede transferir 64 bits de información.
• La comunicación a través de un solo canal es un cuello de botella en un entorno donde la CPU y la memoria operan más rápido.
• Cada canal agregado en paralelo alivia esta restricción y se han desarrollado controladores de memoria que admiten la implementación de doble canal.
• La memoria de doble canal coordina dos bancos de memoria para funcionar juntos sincronizados, duplicando el ancho del bus del sistema.
• La memoria de triple canal coordina tres módulos de memoria a la vez.
• La memoria de cuatro canales coordina cuatro módulos de memoria a la vez.
• En conjunto, se les conoce como implementaciones de memoria multicanal.
• Existe una relación de 1:1 entre bancos y módulos.
• La implementación de memoria multicanal requiere la instalación de dos, tres o cuatro módulos a la vez.
• La placa base implementa la memoria multicanal, no la memoria.
• La memoria de un solo canal es el modelo clásico donde solo se debe satisfacer un banco completo cada vez que se agrega memoria inicialmente.
• Un banco proporciona solo la mitad del ancho del bus efectivo creado por el soporte de doble canal.
• Las implementaciones multicanal admiten la instalación de un solo canal, pero se espera un menor rendimiento.
• Las placas base multicanal normalmente tienen ranuras de diferentes colores, una de cada color por conjunto de ranuras.
• Para usar solo un canal, se deben llenar espacios del mismo color y omitir los espacios vecinos.
• Llenar las ranuras vecinas en una placa base de doble canal aprovecha su capacidad de doble canal.
• Los módulos en el mismo canal no deben ser de diferentes velocidades, capacidades o números de lados.
• Si todos los parámetros del módulo son idénticos, no debería haber ningún problema con el emparejamiento.
• Pueden surgir problemas al instalar módulos de dos fabricantes diferentes o ciertos fabricantes no compatibles.
• No es la composición de la memoria lo que conduce al soporte multicanal, sino en la tecnología que se basa la placa base.
• Algunos fabricantes aún empaquetan y venden pares y tripletes de módulos de memoria.
• Las ranuras de memoria de la placa base tienen un código de colores distintivo, no los módulos de memoria.

Tipos de Memoria

• La memoria viene en muchos formatos y cada uno tiene un conjunto particular de características.
• Las decisiones sobre el tipo de memoria se basan en la idoneidad, la asequibilidad y la comercialización.
• Tipos y subtipos de memoria:
  • DRAM (memoria dinámica de acceso aleatorio)
  • ADRAM (DRAM asíncrono)
  • FPM DRAM (DRAM de modo de página rápida)
  • EDO DRAM (DRAM de salida de datos extendida)
  • BEDO DRAM (DRAM EDO de ráfaga)
  • SDRAM (DRAM síncrona)
  • SDR SDRAM (SDRAM de tasa de datos única)
  • DDR SDRAM (SDRAM de tasa de datos doble)
  • DDR2 SDRAM (SDRAM de tasa de datos doble, versión dos)
  • DDR3 SDRAM (SDRAM de tasa de datos doble, versión tres)
  • DDR4 SDRAM (SDRAM de tasa de datos doble, versión cuatro)
  • DDR5 SDRAM (SDRAM de tasa de datos doble, versión cinco)
• SRAM (memoria estática de acceso aleatorio)
• ROM (memoria de sólo lectura)

Versiones de DDR

• DDR1 (DDR): Tiene 184 pines en el módulo DIMM estándar.
• DDR2: Introdujo 240 pines para mejorar la capacidad de transferencia y el rendimiento en comparación con DDR1.
• DDR3: Utiliza 240 pines, pero con mejoras en la velocidad de transferencia y la eficiencia energética.
• DDR4: Tiene 288 pines, un diseño más eficiente y mayores capacidades de transferencia de datos y frecuencia.
• DDR5: Mantiene los 288 pines de DDR4, pero mejora el ancho de banda y la capacidad de densidad.

Velocidad de DDR4

• Clock Speed (MHz): La frecuencia del reloj de la memoria DDR4.
• Bandwidth (GB/s): El ancho de banda de la memoria, calculado como Clock Speed × 2 (por ser DDR) × 8 (por cada byte).
• Speed ​​Rating: La velocidad nominal de la memoria DDR4.
• PC Speed ​​Rating: El valor de rendimiento máximo teórico, calculado como Clock Speed × 2 × 8.

Prefetch

• La "n" en el Prefetch de 8n representa los ciclos internos en los que se agrupan varias palabras de datos antes de ser enviadas al bus externo.
• En DDR4, este valor es 8, lo que significa que la memoria extrae 8 palabras en un solo acceso a las celdas, optimizando la velocidad de transferencia.
• Si una memoria DDR4-3200 opera con un bus de datos a 1600 MHz, su frecuencia interna real es 1600 MHz ÷ 8 (Prefetch 8n) = 200 MHz.
• Se extraen 8 palabras de datos en cada ciclo interno, lo que garantiza que la tasa de transferencia efectiva alcance 3200 MT/s.
• El acceso interno a las celdas de memoria de una DDR es más lento que la transferencia al bus de datos.
• La memoria extrae varias palabras de datos en un solo ciclo interno y las almacena en un búfer de prefetch, desde donde se envían al bus externo a mayor velocidad.
• El valor "n" indica cuántas palabras de datos se agrupan en cada ciclo de acceso a las celdas de memoria.
  • DDR → Prefetch 2n → Se leen 2 palabras en un solo ciclo interno.
  • DDR2 → Prefetch 4n → Se leen 4 palabras en un solo ciclo interno.
  • DDR3 → Prefetch 8n → Se leen 8 palabras en un solo ciclo interno.
  • DDR4 → Prefetch 8n → Igual que DDR3, pero con mayor eficiencia y menor consumo energético.
  • DDR5 → Prefetch 16n → Se leen 16 palabras en un solo ciclo interno, duplicando a DDR4.